为什么指向未定义结构的指针有时在 C 和 C++ 中是非法的答案

【问题标题】：Why Pointers to Undefined Structs are Sometimes Illegal in C and C++为什么指向未定义结构的指针有时在 C 和 C++ 中是非法的
【发布时间】：2011-05-03 21:48:04
【问题描述】：

为什么

void foo(T*);

在 C 和 C++ 中都是非法的（因为 T 未定义），而

void foo(struct T*);

是有效的，即使它仍然没有定义 T?是否存在任何情况，无论T 是结构还是其他类型（类/枚举/typedef/等），它都会对调用者产生语义差异？

【问题讨论】：

只是出于好奇，你为什么需要一个指向未定义结构的指针？如果它是未定义的，那为什么不直接使用 void* 呢？
@John：因为我还没有为T 的定义包含适当的头文件，但是我仍然希望我的代码能够编译，因为我不明白为什么@987654327 很重要@是。
@John：这是家常便饭。当您[在代码中的那个点]只需要一个声明时，为什么要引入一个[可能很重的]定义？

标签： c++ c pointers

【解决方案1】：

void foo(struct T*); 在该范围内同时充当struct T 的前向声明，因此命名指向它的指针是安全的。

在void foo(T*) 中，不知道T 应该是什么。如果结果是变量名而不是类型名，那么这行代码格式不正确。 C++ 需要更多信息才能说这行代码是有效的。

【讨论】：

@Doug：对前向声明很感兴趣。但是，当我们只需要知道我们正在接收指针时，为什么它会变成 T 呢？
@Mehrdad：因为如果T 不是一个类型（记住，“我们”不知道它是什么），那么这行代码就有问题-形成。 [我已将此添加到我的答案中。]
@Tomalak：所以它只是为了使语法更严格，而不是出于任何实现/歧义的原因？
@Mehrdad：本质上。我想说你列出的所有三个因素本质上是相互交织的。 :)
@Mehrdad：chomp 在他的回答中说得最好：“如果仅仅出现以前看不见的符号在语义上就暗示了前向类型声明，我认为我们会遇到很多麻烦。”

【解决方案2】：

在 C 中，因为指向结构（任何结构）的指针都具有相同的宽度和对齐属性

6.2.5/27 (C99 Standard)

指向 void 的指针应具有相同的表示和对齐要求作为指向字符类型的指针。同样，指向合格或不合格版本的指针兼容类型应具有相同的表示和对齐要求。所有指向结构类型的指针应具有相同的表示和对齐方式互相要求。所有指向联合类型的指针应具有相同的表示和对齐方式互相要求。指向其他类型的指针需要没有相同的表示或对齐要求。

另一方面，指向任何东西的指针可能具有不同的宽度和/或对齐属性（void*、函数指针、unsigned char*、...）

【讨论】：

@pmg：我无法想象为什么指向联合的指针可能与指向结构的指针不同，但如果假设是这种情况，那就完全有道理了. :-) 谢谢！
这解释了为什么前向声明有效。但是，IMO，它没有回答提出的实际问题。
@Tomolak：恰恰相反。此答案是唯一回答问题的答案。
@Tomalak：问题是，我的问题不是“为什么我的代码不能编译？”但是“为什么 C/C++ 是这样设计的？”。您的回答说明了它无法编译的事实，并说明了原因，但没有说明如果取消限制会出现什么问题-另一方面，此答案解释了问题：并非全部给定平台上的指针可能相同，因此编译器只是无法生成有效代码。现在我只是想了解编译器是否可以假装它是void*，但答案却解释了问题的根本原因。
@Tomalak：我不确定你想表达什么，但我个人认为这个答案更有说服力，因为它解释了根本原因，而不仅仅是说“就是这样” .如果别人觉得你的更有说服力，那就太好了！这就是为什么我们可以在这个网站上提供多个答案。 :]

【解决方案3】：

struct T

充当 T 的forward declaration。您承诺稍后将定义它的编译器。如果你真的在 T 上做了什么或者试图实例化它，你就会遇到问题：

  struct T t1; //error, incomplete type
  struct T* t2; // ok
  t2->foo     // error, incomplete type

只是

是任意标识符。它是一个变量吗？它是一个函数吗？如果不在变量前添加struct 或class，该语言无法提供转发声明功能。

【讨论】：

有趣。但是，当我们只需要知道我们正在接收一个指针时，为什么它会变成 T 呢？

【解决方案4】：

struct T 将T 声明为struct，即使它出现在更大的声明中，即foo 的声明中。类型不完整，但用于声明指针函数参数时无关紧要。

没有struct，编译器不知道T应该是什么。

如果 T 之前已被声明为 struct，那么 void foo(T*) 在 C++ 中将被允许，但在 C 中则不允许，因为 structs 的名称不会自动成为类型名称，尽管您可以声明 @987654331 @ 如果您愿意，可以在 C 中使用相同的名称。

【讨论】：

是的，但我的问题是，为什么重要？也就是说，当我们只需要知道我们正在接收指针时，T 有什么不同？
@Mehrdad：我不确定我是否理解你在说什么。这些是语言规则。任何标识符 - 对象、函数或类型 - 都需要在使用前声明，struct 使用 T 声明。
因为指向结构（任何结构）的指针都具有相同的宽度和对齐属性（6.2.5/27 "All pointers to structure types shall have the same representation and alignment requirements as each other."）。另一方面，指向任何东西的指针可能具有不同的宽度和/或对齐属性（void*、函数指针、unsigned char*、...）
@pmg：所以一个指向结构的指针和一个指向联合/枚举/等的指针。可能有不同的对齐属性？